Biofilme – Uma fonte constante de micro-organismos e potencial fonte de patógenos

O que é o Biofilme?

Os biofilmes são comunidades complexas de micro-organismos que aderem às superfícies e se cercam por uma matriz de substâncias poliméricas extracelulares (EPS). As EPSs exercem uma função essencial na formação, estabilidade e proteção dos biofilmes. Dependendo das condições ambientais, o biofilme pode ser composto por Listeria monocytogenes, Bacillus cereus e mycoïdes, Salmonella spp., Campylobacter, Pseudomonas aeruginosa, Leuconostoc ou Cronobacter (Enterobacter sakazakii), formando a matriz do biofilme (polímeros orgânicos, polissacarídeos, proteínas, DNA, lipídios etc.), e outros micro-organismos (patogênicos), fagos, enzimas deteriorantes, esporos, bolores e leveduras, que vivem dentro da matriz. Graças a esta estrutura, os biofilmes são muito mais resistentes às substâncias biocidas se comparados à mesma bactéria em um meio líquido. Esta construção complexa assegura a sobrevivência até mesmo em condições extremas.

Os três estágios do biofilme

1. Aderência/Fixação Neste estágio, os micro-organismos individuais entram pela primeira vez em contato com uma superfície e começam a aderir a ela. Esta fixação inicial é reversível e frágil. Os micro-organismos podem usar flagelos, pilos ou outros apêndices para facilitar a fixação. À medida que outros micro-organismos se acumulam e se fixam à superfície, eles começam a produzir substâncias poliméricas extracelulares (EPSs), que formam uma matriz protetiva ao redor do biofilme.

2. Acúmulo/Maturação À medida que o biofilme continua a se desenvolver, os micro-organismos dentro da comunidade do biofilme começam a crescer e se multiplicar. A matriz de EPSs se torna mais ampla e complexa, fornecendo estabilidade estrutural ao biofilme. Os micro-organismos na comunidade do biofilme começam a se comunicar por meio de um processo denominado “quorum sensing” (ou “sensor de quórum”), pelo qual liberam moléculas de sinalização para coordenar seu comportamento. Esta comunicação ajuda a regular a expressão genética, levando à formação de microambientes especializados dentro do biofilme. Durante este estágio, o biofilme se torna altamente resistente aos agentes antimicrobianos e à resposta imune do hospedeiro.

3. Dispersão O estágio de dispersão, em que os micro-organismos do biofime se desprendem do biofilme, pode ser grosso modo classificado em dispersão ativa e passiva. A dispersão passiva ocorre quanto partes do biofilme se descamam naturalmente devido a forças físicas ou condições ambientais. No estágio de dispersão ativa, alguns micro-organismos do biofime passam por alterações fisiológicas e dão início ao processo de desprendimento do biofilme. Isso envolve a produção de enzimas e surfactantes que ajudam a liberar micro-organismos individuais ou aglomerados de células do biofilme. Uma vez dispersos, os micro-organismos podem seguir em frente colonizando novas superfícies e dando início à formação de novos biofilmes.

A capacidade dos biofilmes de passarem pela dispersão é uma estratégia de sobrevivência importante para os micro-organismos do biofilme. Ela permite que eles colonizem novos ambientes ou escapem de condições desfavoráveis. Assim, o biofilme é uma fonte constante de contaminação, devido à liberação imprevisível de micro-organismos.

O biofilme no setor dos alimentos

Os prejuízos econômicos causados pelo biofilme são imensos. No total, 47% dos recalls de alimentos estão ligados ao biofilme, 1,3 bilhões de toneladas de alimentos vão para o lixo devido à contaminação e o impacto financeiro direto médio (reexpedição e perda de vendas) alcança 30 milhões de euros. Nos EUA, a cada semana, ocorrem 30 recalls, dos quais 27% se devem a alérgenos não declarados, 27% a salmonella, 10% a Listeria, 10% a substâncias não declaradas e 26% por outras razões. ^{[1, 2, 3]} Assim, o biofilme representa um problema importante para as indústrias alimentícias, pois exerce um impacto direto para a sustentabilidade e a segurança alimentar. O biofilme também tem um impacto para as instalações de produção: ele pode causar resistência ao fluxo de fluidos nos tubos e no CIP ao aumentar a aspereza das superfícies, levar à redução do desempenho térmico dos permutadores de calor devido à formação de limo e ainda provocar o desenvolvimento de gases e odores. O biofilme também corrói superfícies em metal, o que leva à liberação de micropartículas e elementos de liga.

O biofilme em sistemas hídricos

Os biofilmes crescem facilmente nos sistemas hídricos das instalações, pois estes sistemas contêm muitas ramificações e são de difícil limpeza, o que facilita a fixação do biofilme em superfícies úmidas do sistema de distribuição de água. Nessas circunstâncias, as bactérias afetam a qualidade da água e também podem causar corrosão. Para evitar seu desenvolvimento, a água potável é tratada e sua qualidade deve ser monitorada. A Kersia oferece soluções para a remoção dos biofilmes existentes com a aplicação de produtos enzimáticos específicos que hidrolisam a matriz que protege o biofilme, decompondo os materiais orgânicos e dissolvendo a contaminação mineral e os polissacarídeos.

O biofilme nas fazendas

Os biofilmes podem ser encontrados em vários pontos das fazendas, pois se desenvolvem em uma ampla gama de superfícies onde estão presentes água, nutrientes e micro-organismos. Alguns dos locais mais comuns onde o biofilme pode ser encontrado nas fazendas são:

Sistema hídrico: os biofilmes muitas vezes se formam nos sistemas de distribuição de água, como tubos, mangueiras e tanques de irrigação, onde o fluxo de água é lento e estagnado.
Instalações pecuárias: os biofilmes podem se desenvolver nas superfícies no interior dos alojamentos dos animais, como comedouros, bebedouros e paredes, onde os materiais orgânicos oferecem uma fonte de nutrientes para o crescimento microbiano.
Sistemas de manejo do esterco: os biofilmes podem se formar em áreas de armazenamento de esterco, como fossos, lagos e calhas, onde existe a presença de matéria orgânica proveniente dos dejetos animais.
Silos e unidades de armazenamento: as estruturas de armazenamento agrícola também podem abrigar biofilmes em superfícies em contato com grãos, rações ou outros materiais orgânicos armazenados.

Prevenir a formação do biofilme é essencial para se manter a saúde dos animais e a produtividade do ambiente agropecuário, e para evitar a introdução de patógenos (transmitidos pelos alimentos) na cadeia alimentar.

Remover o biofilme corretamente e controlar sua formação

Remover o biofilme existente

A destruição dos biofilmes geralmente exige uma abordagem multifacetada, pois os EPSs podem fornecer uma barreira protetora contra os agentes químicos. Existem diversas estratégias e produtos químicos que podem ser empregados para perturbar os biofilmes e degradar os EPSs.

1. Primeiro estágio: degradação enzimática Certas enzimas demonstraram degradar os componentes de EPS dos biofilmes. Essas enzimas decompõem os polissacarídeos e o DNA extracelular, desestabilizando a estrutura do biofilme.

2. Segundo estágio: aplicação de um desinfetante com agente oxidante (como ácido peracético) para eliminar todos os contaminantes.

Biofilme antes do tratamento

1 • Degradação enzimática

2 • Aplicação de um desinfetante da Kersia com agente oxidante

Detecção do biofilme

Como a diversidade dos micro-organismos no biofilme é muito ampla, a detecção e até mesmo a localização são um desafio. A Kersia oferece auditorias para a detecção de biofilmes na superfície ou em sistemas fechados. Para sistemas fechados, onde a detecção é mais complexa, a Kersia aplica produtos enzimáticos para a eliminação do biofilme e retira amostras após os diferentes estágios para a subsequente análise microbiológica. O método de análise é selecionado em função das necessidades dos clientes. Da contagem total até a identificação dos micro-organismos, tudo é possível. [1] Regulamentado pelo FDA, conforme reportado pela Swiss Re [2] Organização das Nações Unidas para a Alimentação e a Agricultura [3] Relatório da US Grocery Manufacturers, Pesquisa da associação com 36 empresas internacionais, 2011